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中國制造2025為我國制造業(yè)發(fā)展繪制了宏偉藍圖。然而，目前我國絕大多數(shù)中小離散制造企業(yè)存在著生產管理方式落后、執(zhí)行效率低、資源配置不合理、信息滯后等問題，需要從傳統(tǒng)制造向智能制造轉型。制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)作為連接企業(yè)決策層與車間控制層的生產信息化管理系統(tǒng)，對于促進制造企業(yè)轉向智能制造起著重要作用。

產業(yè)轉型升級的過程并非一帆風順。當前世界正處于百年未有之大變局，外部形勢嚴峻復雜，我國經濟已由高速增長階段轉向高質量發(fā)展階段，正處在轉變發(fā)展方式、優(yōu)化經濟結構、轉換增長動力的攻關期，內部矛盾仍然突出，產業(yè)轉型升級成為一項長期的艱巨的復雜的戰(zhàn)略任務。

1.智能制造的現(xiàn)狀

智能制造是廣義的制造通用概念。它貫穿產品生產的每個環(huán)節(jié)，通過使用各種傳感器技術、人工智能技術、智能設備和大數(shù)據(jù)分析來促進整個產品生命周期，使生產效率、產品質量和服務水平得到提高。

（1）智能制造的演變

第一代智能制造起源于1980年代，數(shù)字信息技術在制造業(yè)中得到了廣泛應用，從而推動了制造行業(yè)的革命性變革。在數(shù)字信息技術與制造技術集成的背景下，數(shù)字信息技術對制造過程進行了分析、決策與控制，提高了生產效率。20世紀末，由于互聯(lián)網(wǎng)技術開始普及，制造行業(yè)不斷推動互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)的融合發(fā)展。通過企業(yè)與企業(yè)之間的協(xié)作以及各種社會資源的共享和整合，推動了從數(shù)字制造向數(shù)字網(wǎng)絡制造的轉型。隨著大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術的高速發(fā)展和信息環(huán)境的快速變化的共同推動下，先進技術與制造技術的深度集成造就了新一代智能制造的形成。

（2）智能制造的實現(xiàn)

智能制造系統(tǒng)(IMS)通過采用新的模型與架構，在工業(yè)4.0時代，通過面向服務的體系架構(SOA)向用戶提供可協(xié)作、可定制、可靈活配置的系統(tǒng)級服務，實現(xiàn)制造系統(tǒng)的智能監(jiān)控、智能分析與智能決策。物料網(wǎng)技術具有實時數(shù)據(jù)采集與在各種制造資源之間進行數(shù)據(jù)共享的功能，通過使用 RFID技術可以無縫集成物理制造流程相關數(shù)據(jù)。RFID標簽和讀取器被部署在車間、裝配線和倉庫等，通過為制造對象配備 RFID設備實時采集生產數(shù)據(jù)與異常情況并將其反饋給制造系統(tǒng)，從而提高生產決策效率。云制造技術可以智能地感應各種生產資源并將其連接到云端中，將制造資源和生產能力虛擬化、封裝化并允許外部調用。

按照預先給定規(guī)則對制造服務進行分類，不同用戶能夠通過云制造，訪問和調用制造服務。數(shù)據(jù)驅動制造模型充分利用傳感器采集的歷史或實時數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)分析與預測，基于數(shù)據(jù)與知識驅動的模型和服務將在智能制造中被廣泛采用。它將數(shù)據(jù)、知識集成在一個平臺上，從配備傳感器或數(shù)字設備的制造對象中收集大量生產數(shù)據(jù)，云上的服務管理中心通過生產數(shù)據(jù)使用自學習模型來構建知識決策系統(tǒng)，以用于制造系統(tǒng)中的智能實時決策。智能調度技術主要包括生產數(shù)學模型與人工智能算法，通過人工智能算法對車間資源進行合理化配置，減少人為調度因素，提高生產效率。

車間數(shù)字化與信息化是實現(xiàn)智能制造的基礎，數(shù)據(jù)是數(shù)字化與信息化的基礎，數(shù)據(jù)在生產過程中采集又將利用于決策管理的數(shù)據(jù)驅動生產模式是中小制造企業(yè)轉型智能制造的關鍵，承載數(shù)據(jù)并展示數(shù)據(jù)的車間管理系統(tǒng)則尤為重要。

2.MES系統(tǒng)的現(xiàn)狀

MES作為制造車間執(zhí)行層的生產管理系統(tǒng)，越來越多的制造企業(yè)開始投入使用MES，從生產信息化管理中的配角逐漸變?yōu)橹鹘恰Ｖ圃炱髽I(yè)的需求驅動著MES的進一步研究發(fā)展。

（1）模型標準方面

美國AMR(Advanced Manufacturing Research)組織在1993年提出最早的MES功能模型，包括車間管理、工藝管理、質量管理、過程管理等。1997年，MESA將MES 定義為通過信息傳遞對從訂單下達到產品完成的整個生產過程進行優(yōu)化管理。當工廠有實時事件發(fā)生時，MES能及時做出反應、報告并利用數(shù)據(jù)進行處理，提出了MES系統(tǒng)的11個功能集成模型，同時規(guī)定只要具備其中一部分功能也屬于MES范疇。2000年起，ISA組織接連發(fā)布了多個MES標準模型，稱為ISA-95標準，定義了四大類分為九個功能模型，ISA-95標準已經稱為國際標準。

（2）框架方面

美國NIIP協(xié)會設計了一種可集成配置的MES架，以SMART命名。日本的制造科學技術中心提出了OpenMES系統(tǒng)框架，定義了統(tǒng)一的標準模型，指導離散制造行業(yè)MES 軟件開發(fā)。俄羅斯的Stepan Bogdanh和Anton Kudinw等提出了智能MES模型和體系框架，并且在石油天然氣行業(yè)中得到成功應用。Helo等針對當前的MES解決方案無法滿足分布式生產需求，提出了一種基于云的下一代MES解決方案的體系結構。

（3）應用領域方面

BS Boria等提出了一個基于網(wǎng)絡物理系統(tǒng)的MES追溯系統(tǒng),與傳統(tǒng)的基于標簽的追溯系統(tǒng)相比，提高了追溯效率。莫太平等根據(jù)MES功能結構建立了一種通用的 Petri網(wǎng)模型并進行了性能分析，解決了MES在汽車制造行業(yè)中通用性差的問題，為MES軟件開發(fā)提供了模型設計基礎。

Zhong RY提出了一種基于 RFID的MES 系統(tǒng)，將RFID 備系統(tǒng)地部署在車間，以追蹤制造對象并收集實時生產數(shù)據(jù)。

JKletti指出現(xiàn)代 MES應在移動設備(例如智能手機，平板電腦，PDA)上具有MES功能，從而使操作員能夠進行移動數(shù)據(jù)采集和訪問。王茹設計了基于web 的MES移動系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)PC終端管理系統(tǒng)的局限，實現(xiàn)靈活生產和移動辦公,滿足制造過程中隨時隨地跟蹤監(jiān)控車間數(shù)據(jù)。周富燉針對注塑行業(yè)提出了移動MES 解決方案，并進行了移動MES的開發(fā)，使用Echarts技術在移動端上展示數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行了智能分析，促進了注塑車間生產水平。

Potekhin V V將人工神經網(wǎng)絡技術應用于MES系統(tǒng)，對生產線的數(shù)據(jù)進行實時采集并用于預測未來數(shù)據(jù)。Y Zhou等提出了一種基于微服務架構的中小制造企業(yè)制造云平臺，解決了傳統(tǒng)單機架構模式下的業(yè)務擴展與用戶需求不能快速響應的問題，為業(yè)務系統(tǒng)的開發(fā)提供了有效支持。Y Wang等設計了一個基于標準語義模型和云架構下的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采用分布式與云端技術架構從各設備采集車間數(shù)據(jù)，解決了數(shù)據(jù)不能充分利用和共享的問題，提供了可靠的實時數(shù)據(jù)支持。

（4）工業(yè)應用方面

由于國外MES發(fā)展已有幾十年歷史，已有大量的MES系統(tǒng)應用在各個行業(yè)成功的實踐案例，具有很好的應用效果。德國Siemens公司推出SIMATIC系列產品，將MES系統(tǒng)應用到了諸多行業(yè)，處于業(yè)界領先位置。除此之外如霍尼韋爾、SAP、羅克韋爾等公司也都推出了成熟的MES產品，服務于制造相關領域，具有較高的市場占有率。

綜上所述，MES經歷了幾十年的發(fā)展，形成了統(tǒng)一的國際標準與框架，目前正與大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、物料網(wǎng)以及移動技術等新興技術相結合取得了不錯的發(fā)展。國內雖然對MES的研究與應用起步較晚，但正在逐漸被應用于制造企業(yè)，已經從ERP的輔助成為制造企業(yè)智能制造管理系統(tǒng)的主角。但傳統(tǒng)MES的交付周期長成本高的問題對中小制造企業(yè)的MES部署造成了困難，基于云計算平臺的云MES系統(tǒng)正在逐漸取代傳統(tǒng)MES系統(tǒng)應用在制造車間